分類
根據沉管方法和拔管時振動不同,套管成孔灌注樁可分為錘擊沉管灌注樁,振動沉管灌注樁。
利用錘擊沉樁設備沉管、拔管成樁,稱為錘擊沉管灌注樁。
利用振動器振動沉管、拔管成樁,稱為振動沉管灌注樁。
前者多用于一般黏性土、淤泥質土、砂土和人工填土地基,後者除以上範圍外,還可用于稍密及中密的碎石土地基。
施工工藝
為了提高樁的質量和承載能力,沉管灌注樁常采用單打法、複打法、反插法等施工工藝。
單打法(又稱一次拔管法):拔管時,每提升0.5~1.0m,振動5~10s,然後再拔管0.5~1.0m,這樣反複進行,直至全部拔出;
複打法:在同一樁孔内連續進行兩次單打,或根據需要進行局部複打。施工時,應保證前後兩次沉管軸線重合,并在混凝土初凝之前進行;
反插法:鋼管每提升0.5m,再下插0.3m,這樣反複進行,直至拔出。
生産原理
利用錘擊沉樁設備沉管、拔管成樁,稱為錘擊沉管灌注樁;利用振動器振動沉管、拔管成樁,稱為振動沉管灌注樁。振動沉管灌注樁是用振動沉樁機将有活瓣式樁尖或鋼筋混凝土預制樁靴的樁管(上部開有加料口),利用振動錘産生的垂直定向振動和錘、樁管自重等對樁管施加壓力,使樁管沉入土中,然後邊向樁管内澆築混凝土,邊振邊拔出樁管,使混凝土留在土中而形成樁。
與一般鑽孔灌注樁比,沉管灌注樁避免了一般鑽孔灌注樁樁尖浮土造成的樁身下沉,持力不足的問題,同時也有效改善了樁身表面浮漿現象,另外,該工藝也更節省材料。但是施工質量不易控制,拔管過快容易造成樁身縮頸,而且由于是擠土樁,先期澆注好的樁易受到擠土效應而産生傾斜斷裂甚至錯位。
由于施工過程中,錘擊會産生較大噪音,振動會影響周圍建築物,故不太适合在市區運用,已有一些城市在市區禁止使用。這種工藝非常适合土質疏松、地質狀況比較複雜的地區,但遇到土層有較大孤石時,該工藝無法實施,應改用其它工藝穿過孤石。
還發展出了Y型沉管灌注樁,在處理軟地基上更顯成效。
工藝流程
施工準備
1.材料
(1)水泥:425#及其以上的矽酸鹽水泥、普矽、礦渣、火山水泥。水泥進場時應有出廠合格證明書。施工單位應根據進場水泥品種、批号進行抽樣檢驗,合格後才能使用。水泥如存放時間超過三個月,應重新檢驗确認符合要求後才能使用。
(2)中粗砂:采用級配良好、質地堅硬、顆粒潔淨的河砂或海砂,其含泥量不大于3%。
(3)石子:采用堅硬的碎石或卵石,最大粒徑不宜大于40mm,且不宜大于鋼筋最小淨距的1/3,其針片狀顆粒不超過25%,含泥量不大于2%。
(4)鋼筋:鋼筋進場時應有出廠質量合格證明書,應檢查其品種規格是否符合要求及有無損傷、鏽蝕、油污,并應按規定抽樣,進行抗壓、抗彎、焊接試驗,經試驗合格後方能使用(進口鋼筋要進行化學成份檢驗和焊接試驗,符合有關規定後方可用于工程)。鋼筋籠的直徑除應符合設計要求外,還應比套管内徑小60-80mm。
(5)樁尖:一般采用鋼筋砼樁尖,也可用鋼樁尖。鋼筋砼的樁尖強度等級不低于C30。其配筋構造和數量必須符合設計或施工規範的要求。
2.作業條件
(1)施工前應作場地查勘工作,如有架空電線、地下電線、給排水管道等設施,妨礙施工或對安全操作有影響的,應先作清除、移位或妥善處理後方能開工。
(2)施工前應做好場地平整工作,對不利于施工機械運行的松散場地,必須采取有效的措施進行處理。雨季施工時,要采取有效的排水措施。
(3)應具備施工區域内的工程地質資料、經會審确定的施工圖紙、施工組織設計(或方案)、各種原材料及預制樁尖等的出廠合格證及其抽檢試驗報告、砼配合比設計報告及其有關資料。
(4)樁樁機性能必須滿足成樁的設計要求。
(5)按設計圖紙要求的位置埋設好樁尖,埋設樁尖前,要根據其定位位置進行釺探,其探測深度一般為2-4m,并将探明在樁尖處的舊基礎、石塊、廢鐵等障礙物清除。
(6)樁尖埋設經複核後方能進行打樁,樁尖允許偏差值:單樁為10mm,群樁為20mm。
(7)應會同設計單位選定1-2根樁進行打樁工藝試驗(即試樁)以核對場地地質情況及樁基設備、施工工藝等是否符合設計圖紙要求。
(8)其餘參照打入樁的施工準備和作業條件。
操作工藝
1.錘擊沉管灌注樁的施工方法一般為“單打法”,但根據設計要求或土質情況等也可采用“複打法”。
2.錘擊沉管灌注樁宜按流水順序,依次向後退打。對群樁基礎及中心距小于3.5倍樁徑的樁,應采用不影響鄰樁質量的技術措施。
3.樁機就位時,樁管在垂直狀态下應對準并垂直套入已定位預埋的樁尖,樁架底座應呈水平狀态及穩固定位,樁架垂直度允許偏差不大于0.5%。
4.樁尖埋設後應重新複核樁位軸線。樁尖頂面應清掃幹淨,樁管與樁尖肩部的接觸處應加墊草繩或麻袋。
5.注意檢查及保證樁管垂直度無偏斜後采正式施打。施打開始時應低錘慢擊,施打過程若發現樁管有偏斜時,應采取措施糾正。如偏斜過大無法糾正時,應及時會同施工負責人及技術、設計部門研究解決。
6.沉樁過程中,應經常使用測錘檢查管内情況及樁尖有否損壞,若發現樁尖損壞或水泥進入,應拔出樁管,回填樁孔,重新設置樁尖進行施打。
7.沉管深度應以設計要求及經試樁确定的樁端持力層和最後三陣,每陣十錘的貫入度來控制,并以樁管入土深度作參考。測量沉管的貫入度應在樁尖無損壞、錘擊無偏心、落錘高度符合要求、樁帽及彈性墊層正常的條件下進行。一般最後三陣每陣十錘的貫入度不大于30mm,且每陣十錘貫入度值不應遞增。對于短樁的最後貫入度應嚴格控制,并應通知設計部門确認。
8.沉管結束經檢查管内無入泥進水後,應及時灌注砼。每立方砼的水泥用量應不少于300Kg。當樁身配有鋼筋時,設計無規定時砼塌落度宜采用80-100mm;素砼的塌落度宜采用60-80mm。第一次灌入樁管内的砼應盡量多灌,第一次拔管高度一般隻要能滿足第二次所需要灌入的砼量時即可,樁管不宜拔地太高。
9.拔管時采用倒打拔管的方法,用自由落錘小落距輕擊不少于40次/min,拔管速度應均勻,對一般土層以不大于1m/min 為宜。在軟硬土層交界處及接近地面時,應控制在0.6-0.8m/min 以内。在拔管過程中,應用測錘随時檢查管内砼的下降情況,砼灌注完成面應比樁頂設計标高高出0.5m,以留作打鑿浮漿。
10.凡灌注配有不到樁底的鋼筋籠的樁身砼時,宜按先灌注砼至鋼筋籠底标高,再安放鋼筋籠,然後繼續案灌注砼的施工順序進行。在素砼樁頂采用構造連接鋼筋時,在灌注完畢拔出樁管及樁機退出樁位後,按照設計标高要求,沿樁周對稱、均勻、垂直地插入鋼筋,并注意鋼筋保護層不應小于3cm。
11.對于砼灌注充盈系數小于1.1的樁,應會同設計單位研究補救措施。
12.按設計要求進行局部複打或全複打施工,必須在第一次灌注的樁身砼初凝之前進行。
13.灌注樁身砼時應按有關規定留置試塊。
質量标準
1.保證項目
(1)所用的原材料和砼強度必須符合設計要求和施工規範的規定。
(2)樁的入土深度應滿足設計要求的樁端持力層,最後三陣每陣十錘的貫入度,最後1m的沉管錘擊數和整根樁的總錘擊數,應符合設計及試樁确定的要求。
(3)砼灌注充盈系數不得小于1.1。
(4)灌注後的樁頂标高、鋼筋籠(插筋)标高,及浮漿處理必須符合設計要求和施工規範的規定。
2.允許偏差
錘擊沉管灌注樁的允許偏差和檢驗方法應符合下表的規定。
項目允許偏差(mm)檢驗方法:
主筋間距±10;
箍筋間距±20;
加強箍間距±50;
直徑 ±10;
鋼筋籠長度 ±100;
尺量檢查;
1-2 根或單排樁70;
3-20 根樁基的樁 d/2;
邊緣樁 d/2;
樁的位置;
移;
偏樁數多于20 根;
中間樁 d;
拉線和尺量檢查;
垂直度 H/100 吊線和尺量檢查;
注:d 為樁徑,H 為樁長。
3.混凝土灌注樁質量檢驗标準
完工檢測
一、沉管灌注樁完工後應進行樁身完整性及單樁豎向承載力檢測。
二、宜先進行工程樁的樁身完整性檢測,根據完整性試驗結果選擇有代表性的樁進行單樁豎向承載力檢測。
三、樁身完整性檢測應符合下列規定:
1 樁身完整性檢測應采用低應變法;
2 檢測數量不應少于總樁數的20%,且不得少于10根,每個承台不得少于1根。
四、單樁豎向承載力檢測應符合下列規定:
1 對地基基礎設計等級為丙級的建築物及施工前已進行過靜載荷試驗的乙級建築物,單樁豎向承載力可采用高應變動力檢測方法評定,抽檢樁數不應少于總樁數的5%,且不應少于5根;
2 對地基基礎設計等級為甲級的建築物及不符合上款條件的乙級建築物,單樁豎向承載力均應進行靜載荷試驗,抽檢樁數量不應少于總樁數的1%,且不應少于3根。
注意事項
1.避免工程質量通病
(1) 為防止出現縮頸、斷樁、砼拒落、鋼筋下沉、樁身夾泥等現象,應詳細研究工程地質報告,制訂切實有效的技術措施。
(2) 灌注砼時,要準确測定一根樁的砼總灌入量是否能滿足設計計算的灌入量,在拔管過程中,應嚴格控制拔管速度,用測錘觀測每50-100cm高度的砼用量,換算出樁的灌注直徑,發現縮頸及時采取措施處理。
(3) 如采用跳打法施工,跳打時必須等相鄰成形的樁達到設計強度的60%以上方可進行。
(4) 嚴格檢查樁尖的強度和規格,樁管沉至設計要求後,應用測錘量測樁尖是否進入樁管内。如發現樁尖進入樁管内,應拔出樁管進行處理。灌注砼後,拔管時,也應用測錘測量,看砼是否确已流出管外。
(5) 鋼筋籠放入樁管内應按設計标高固定好,防止插斜、插偏和下沉。
(6) 拔管時盡量避免反插。确需反插時,反插的深度不要太大,以防止孔壁周圍的泥擠進樁身,造成樁身夾泥。
2.主要安全技術措施
(1) 在施工方案中,認真制訂切實可行的安全技術措施。
(2) 清除妨礙施工的高空和地下障礙物,平整打樁範圍内的場地和壓實打樁機行走的道路。
(3) 對臨近原有建(構)築物,以及地下管線要認真查清情況,并研究采取有效的安全措施,以免震壞原有建築物而發生傷亡事故。
(4) 打樁過程中,遇有施工地面隆起或下沉時,應随時将樁機墊平,樁架要調直。
(5) 操作時,司機應集中精神,服從指揮,并不得随便離開崗位。打樁過程中,應經常注意打樁機的運轉情況,發現異常情況應立即停止,并及時糾正後方可繼續進行。
(6) 打樁時,嚴禁用手去撥正樁頭墊料,同時嚴禁樁錘未打到樁頂即起錘或刹車,以免損壞打樁設備。
(7) 嚴格執行《施工現場臨時用電安全技術規範》(JGJ46-88)。
3.産品保護
(1) 鋼筋籠在制作、安裝過程中,應采取措施防止變形。
(2) 樁頂錨入承台的鋼筋要妥善保護,不得任意彎曲或折斷。
(3) 已完成的樁未達到設計強度70%,不準車輛碾壓。
(4) 打樁完畢開挖基坑時,要制訂合理的施工順序和技術措施,防止樁的位移、斷裂和傾斜。
預防危害
(一)施工過程危害及控制措施
(二)環境因素辯識及控制措施